施氮量对蚕豆养分利用效率的影响.pdf

208-213.2024,44(1):引文格式：王立浩，李城佰，施氮量对蚕豆养分利用效率的影响 .西南林业大学学报（自然科学）DOI:10.11u.202303010Jan.2024JOURNAL OF SOUTHWEST FORESTRYUNIVERSITY2024年1月Vol.44No.1大南西报学学业第1期第44卷林施氮量对蚕豆养分利用效率的影响王立浩1李城佰万山平2刘英超！张小卓3 黄敏1戴利利1（1.昆明学院农学与生命科学学院，云南昆明6 50 2 14；2.云南农业大学资源与环境学院，云南昆明6 50 2 0 1；3.昆明农家乐复合肥有限责任公司，云南昆明6 50 2 0 0）摘要：通过盆栽试验，设置3 个施氮水平，以不施氮肥为CK，在不同生长时期，测定蚕豆干物质累积、根长，计算养分利用效率。结果表明：与花期和结英期相比，收获期蚕豆干物质分别增加180%48 0%。花期和结英期，与T相比，T2和T3施肥量蚕豆根长增加了3 0.6 4%、2 4.19%；21.32%、2 7.8 8%，T 2 和T3之间差异不显著。收获期，与CK相比3 个施氮水平下，蚕豆养分阶段累积量分别增加3 3.0 1%7 4.8 5%，T1和T2之间差异不显著。与幼苗期相比，3 个氮水平下，蚕豆收获期养分吸收效率分别减少48.6 1%6 3.54%。同一生育期内，与CK相比T3氮肥利用效率分别增加4.7 6%2 0.7 4%，CK与T1、T 2 之间差异不显著。随施氮量增加，蚕豆氮肥偏生产力、氮肥利用效率增加，蚕豆收获指数相差不明显。总之，施氮量影响蚕豆生长和养分利用，但并不影响收获指数，过量施氮对蚕豆养分吸收利用也无明显促进作用。关键词：蚕豆；氮肥；干质量；根系；养分中图分类号：S275文献标志码：A文章编号：2 0 9 5-19 14(2 0 2 4)0 1-0 2 0 8-0 6Effects of Nitrogen Application Rate on Nutrient UtilizationEfficiency of Vicia fabaWang Lihao,Li Chengbai,Wan Shanping2,Liu Yingchao,Zhang Xiaozhuo,Huang Min,Dai Lili(1.College of Agronomy and Life Sciences,Kunming University,Kunming Yunnan 650214,China;2.College of Resources and Environment,Yunnan Agricultural University,Kunming Yunnan 650201,China;3.Kunming Nongjiale Compound Fertilizer Co.Ltd.,Kunming Yunnan 650200,China)Abstract:In this study,3 nitrogen application levels were set in pot experiment,and no nitrogen fertilizerwas used as control(CK).Dry matter accumulation,root length were detected and nutrient utilization efficiencywere measured at different growth stages.The results showed that the dry weight of Vicia faba at harvest stage in-creased by 180%-480%compared with that at flowering stage and pod stage,respectively.Compared with Ti,theroot length of T2 and T,were increased by 30.64%and 24.19%at flowering and were increased by 21.32%,27.88%at pod stage,no significant difference between T2 and T3.At the harvest stage of V.faba,compared withCK,the nitrogen application rate of Ti,T2 and T,were increased by 33.01%-74.85%,respectively;however,there was no significant difference between T,and T2.Compared with seedling stage,nutrient absorption effi-收稿日期：2 0 2 2-0 6-2 8；修回日期：2 0 2 2-10-2 0基金项目：云南省地方本科高校基础研究联合专项项目（2 0 2 10 1BA070001-235）资助；昆明学院人才引进科研启动项目（Y JL 2 0 0 5）资助。第1作者：王立浩（19 9 8 一），男，硕士研究生。研究方向：养分高效利用。Email:。通信作者：刘英超（19 8 8 一），女，博士，副研究员，硕士生导师。研究方向：土壤与植物营养。Email:liuyingchao_。（y）(6)不施肥料处理产量）/施肥量(1)209第1期王立浩等：施氮量对蚕豆养分利用效率的影响ciency of V.faba at harvest stage was reduced by 48.61%-63.54%at 3 nitrogen levels,respectively.In the samegrowth period,compared with the control group,N use efficiency of T increased by 4.76%-20.74%,respectively;however,there was no significant difference between CK and Ti,T2.With the increase of nitrogen applicationrate,N use efficiency was increased,and there was no significant difference in harvest index of V.faba.In conclu-sion,nitrogen application rate affected the growth and nutrient utilization of V.faba,but did not affect the harvestindex,and excessive nitrogen application did not promote the nutrient absorption and utilization of V.faba.Key words:Vicia faba;nitrogen fertilizer;dry weight;root;nutrient氮素是植物的粮食，是植物体内核酸、叶绿素、蛋白质等重要物质的组成部分，能明显影响作物生长和产量形成。研究表明，豆科作物与根瘤菌能够形成根瘤，从而共生固氮减少化学氮肥投人，是我国现代农业可持续发展的重要方向2，因此，豆科作物的氮素利用是科学研究者普遍关注的问题 3 。蚕豆（Viciafaba）是1年生或越年生长的草本植物，蚕豆的种植在我国已经有2 0 0 0a的历史 4。蚕豆富含大量的营养物质，此外，作为固氮的作物，能够将大气中分子态氮转化为含氮化合物，有效增加土壤氮素含量 5-6 。有研究证实，蚕豆通过自身结瘤固氮作用所固定的氮素，仅占作物对氮素需求的一半左右 7 ，因此，完全依赖蚕豆自身的共生固氮无法满足整个生育期蚕豆对氮素营养的所有需求，还须外源施用氮肥 8-9 。在我国蚕豆种植区尤其是西南地区，普遍不习惯在蚕豆生长期施用氮肥 10 ，蚕豆许多优质品种无法充分发挥其高产的潜能，造成巨大的损失和浪费 ，因此，寻求合理的氮素施肥方式和施肥用量对蚕豆科学生产和现代农业实践具有重要的理论和实际意义。以蚕豆为研究对象，采用盆栽试验的方法，研究不同施氮水平对蚕豆生长的影响和对肥料吸收利用规律，旨在阐明蚕豆氮素营养的吸收利用规律，为作物种植氮素养分的合理投人提供依据。1材料与方法1.1试验地点本试验为盆栽试验，试验地点昆明学院农学与生命科学学院试验温室，该地位于10 2 7 9 E，2497N，海拔18 9 5m，年平均气温14.5。1.2试验材料试验品种为玉溪大粒豆，试验所用盆钵口径大小16 0 mm140mm，每盆装试验土4kg，试验用土取自安宁象石村农学与生命科学学院实训基地（10 2 48 E，2 49 2 N），腐殖土和大田土壤质量比为1：5。土壤基本理化性质为：土壤pH6.0，有机质2 7.0 9 mg/kg，碱解氮6 0 mg/kg，速效磷13 mg/kg，速效钾112 mg/kg。试验所用肥料分别为：氮肥施用尿素，磷肥施用磷酸一铵，钾肥施用硫酸钾1.3试验设计试验共设1个空白对照（CK）和3 个施氮处理，Ti：氮肥7 5mg/kg；T 2：氮肥10 0 mg/kg;T3：氮肥12 5mg/kg。试验磷钾肥用量为磷肥80mg/kg、钾肥8 0 mg/kg（肥料均为纯养分用量），所有肥料全部作为基肥1次性施人。每个处理重复3 次，共种植6 0 盆，试验期间，每周间隔3 d浇水2 次，每次每盆浇水150 mL（种植后首次浇水达到田间持水量8 0%）。分别在幼苗期（15d）、分期（3 0 d）、花期（7 0 d）、结荚期（9 5d）、收获期（150 d）进行取样，取样后测量计算蚕豆的养分阶段积累量、养分吸收效率、氮肥农学效率、收获指数及增产率等 12 。养分阶段积累量（NADS）=2 个相邻生育期养分积累量之差养分吸收效率（NAE）=植株地上部养分吸收量/施肥量(2)收获指数（HI）=籽粒产量/植株总产量(3)氮肥偏生产力（NPFP）=单位投入的肥料氮所能产生的作物籽粒产量(4)氮肥利用率（NUE）=植株氮吸收量（施氮量+初始土壤含氮量）10 0%(5)氮肥料农学利用率（ANUE）（施肥料处理产量-一氮肥表观利用率（REN）=（施氮处理地上部氮积累量-不施氮处理地上部氮积累量）/施氮量10 0%（7）氮肥生理利用率（PEN）=（施氮区产量对照区产量）（施氮区植株氮素积累量-对照区植株氮素积累量）(8)增产率（SR）=（施氮区产量不施氮区产量）施氮区产量1.4数据处理用Excel进行数据统计和作图，用SPSS20.0210西南林业大学学报第44卷软件进行方差分析。2结果与分析不同施氮水平在不同生育期对蚕豆干物质的影响由图1可知，随生育期推移，蚕豆干物质明显增加，尤其蚕豆生育后期，与花期和结荚期相比，收获期蚕豆干物质分别增加18 0%48 0%。除收获期外，同一时期内，随施肥量的增加，蚕豆干物质无明显差异。蚕豆收获期，与CK相比，Ti、T 2、T 处理蚕豆干物质分别显著增加31.25%、2 6.9 5%、6 2.50%（P 0.0 5）。2.2不同施氮水平在不同生育期对蚕豆根长的影响由图2 可知，幼苗期至分期，蚕豆根长无明显变化，花期至收获期，蚕豆根长明显增加（P 0.0 5）。蚕豆花期和结荚期，与T，处理相比，T2和T3施肥量蚕豆根长增加了3 0.6 4%、2 4.19%；21.32%、2 7.8 8%，T 2 和T3之间差异不显著。其他生育期内，各处理间蚕豆根长变化不明显。说明花期和结荚期是蚕豆生长关键期，同时，T2和T3施肥影响蚕豆根系生长不明显。30CKT,T,T,a25bb203/4+C1510def de defgdgggg工5工h h h hh h h h0幼苗期分藥期开花期结荚期收获期蚕豆生长不同时期不同小写字母表示差异显著（P0.05）图1不同施氮水平对蚕豆干物质的影响Fig.1Effects of different nitrogen levels on dry matter of V.faba160CKT,T,T,a140ababab ababcabcabcTibcd120cd cd100/806040eeeeeee工工20工0幼苗期分期开花期结英期收获期蚕豆生长不同时期不同小写字母表示差异显著（P0.05）图2不同施氮水平对蚕豆根长的影响Fig.2Effects of different nitrogen levels on root length of V.faba2.3不同施氮水平对NADS的影响由表1可知，不同施氮水平下，随生育期推移，NADS增加，尤其结荚期和收获期，与花期相比，蚕豆结荚期和收获期NADS分别增加94.92%124.31%，6.8 7 10.9 4倍。除蚕豆收获期外，相同生育期内，各施氮水平间，NADS211第1期王立浩等：施氮量对蚕豆养分利用效率的影响无明显差异。蚕豆收获期，与CK相比，TI、T 2和T3施氮量，NADS分别增加3 3.0 1%、43.3 4%、74.85%，T i 和T2之间差异不显著。说明施氮量仅在蚕豆收获期显示出明显影响NADS。2.4不同施氮水平对NAE的影响由表2 可知，蚕豆NAE随生育期变化逐渐减少，幼苗期吸收效率最高，收获期吸收效率最低。与幼苗期相比，3 个氮水平下，蚕豆收获期NAE分别减少48.6 1%、6 0.47%、6 3.54%。相同生育期内，3 个氮水平间，蚕豆NAE无明显差异由此可见，肥料施用量并不影响NAE。表1不同施氮水平对NADS的影响Table1Effects of different nitrogen application levels on nutrient accumulation in V.fabag/m2处理幼苗期分期开花期结英期收获期CK0.17 0.02f0.21 0.01f1.44 0.16f3.23 0.19d11.33 1.28cT0.18 0.01f0.23 0.02f1.62 0.27ef3.32 0.19d15.07 1.11bT20.18 0.04f0.300.02ef1.36 0.23ef3.38 0.23d16.24 0.21bT30.18 0.01f0.31 0.02f1.77 0.293.45 0.33d19.81 3.08a注：不同小写字母表示差异显著（P0.05）。表2不同施氮水平对NAE的影响Table2Effects of different nitrogen application levels on nutrient uptake rate in V.faba处理幼苗期分期开花期结英期收获期CK0.99 0.13efgh0.89 0.15tgh1.09 0.14defg1.34 0.35 bcde1.53 0.41 abcT1.44 0.24abcd1.28 0.24der0.86 0.228gh0.89 0.08gh0.74 0.04ghT21.72 0.17ab1.40 0.27bcd0.96 0.2 1efgh0.80 0.11gh0.68 0.14ghT31.81 0.294a1.53 0.20abce0.91 0.09.gh0.81 0.077gh0.66 0.2 1h注：不同小写字母表示差异显著（P0.05）。2.5不同施氮水平对NUE的影响由表3 可知，相同氮水平下，随生育期推移，蚕NUE逐渐增加，除幼苗期外，其他相邻生育期间蚕豆NUE差异不显著。蚕豆根系整个生育期，与对照相比，T的NUE分别增加4.7 6%、18.22%、16.0 6%、2 0.3 1%和2 0.7 4%；同一生育期内，CK与Ti、T,之间NUE差异不显著2.6不同施氮水平对蚕豆表观肥力的影响由表4可知，随施氮量增加，NPFP、A NU E、REN、PEN增加，Ti、T 和T3氮肥条件下，HI相差不明显。说明施氮量影响蚕豆氮肥利用效率，但对HI影响不明显表3 7不同施氮水平对NUE的影响Table3Effects of different nitrogen application levels on nitrogen use efficiency of V.faba处理幼苗期分期开花期结莱期收获期CK54.28 2.37i59.86 2.56h63.72.2.15 fgh66.62 4.50fgh66.43 4.00fghT56.33 1.59i62.45 3.92gh65.52 3.72h66.5 3.06fgh69.78 5.81 defT256.78 2.13i65.30 5.19fgh67.45 1.80fg79.24 6.64abc81.52 5.20abT356.99 1.06i73.20 3.63cde75.91 3.48bed83.60 3.72a83.81 4.58a注：不同小写字母表示差异显著（P0.05）。表4不同施氮水平对蚕豆表观肥力的影响Table4+Effects of different nitrogen application levels on apparent fertility of V.faba处理HINPFPANUERENPENSRCK0.5335.43T0.5237.537.0336.237.039.6T20.5742.4413.7059.7833.6925.0T，0.6364.4527.4856.5282.6162.7第44卷212西南林业大学学报3结论与讨论施氮量影响豆科作物干物质积累，有研究表明，随氮素浓度的增加，夏大豆（Glycinemax）的产量、叶面积指数和干物质累积先增加后减少；氮肥施用150 kg/hm时达到最大，施氮3 0 0 kg/hm水平次之13 。本研究结果显示，除收获期外，同一时期内，随施肥量的增加，蚕豆干物质无明显差异。而收获期，与CK相比，3 个施氮处理蚕豆干物质增加了2 6.9 5%6 2.50%，T，和T2之间差异不明显。这可能是由于蚕豆自身具有结瘤固氮功能，生育前期，蚕豆可固定空气中氮素供应作物生长，处理间蚕豆干物质积累无明显差异14；生育后期，黄酮类结瘤信号物质减少，蚕豆固氮功能减弱，氮肥施用明显影响作物干物质积累和分配 15为适应外界环境变化，植株根系形态会发生改变且形成一系列应激机制，而氮肥施用会显著影响土壤中植株根系的形态变化 16 。最新研究表明，适量氮素浓度对根系的生长发育有明显促进作用，但过量氮素浓度反而抑制作物根系生长，表现为根长、根系表面积和根系体积等根系指标发生明显变化 17 。本研究结果表明，蚕豆花期和结荚期，与T相比，T2和T,施肥量蚕豆根长明显增加，T和T3之间差异不显著。花期和结荚期，蚕豆处于生长后期，自身固氮功能减弱，外界氮素营养明显促进蚕豆根系生长和养分吸收，但过量施氮对根系生长影响不大，这与前人研究结果一致 18 氮素吸收与利用直接影响作物的生长和养分利用 19 。本研究结果显示，随生育期推移，蚕豆NAE减慢，NADS和NUE增加，与T2相比，T3并没有明显增加蚕豆HI，这与前面研究结果相一致。幼苗至花期，蚕豆可自身结瘤固氮，氮肥使用对根系相差不明显 2 0 ，养分吸收亦无明显差异，干物质积累也无明显差异；花期至结荚期，蚕豆生育后期，结瘤固氮功能减弱，增加了对土壤氮素需求 2 1，施氮量增加促进根系增长 2 ，地下部养分需求量增加，地上部肥养分获得量减少，NAE减慢，但NUE明显增加。蚕豆收获期，NADS增加，干物质也明显增加。据此推测可能是氮素改变了根长，影响蚕豆养分吸收 2 3 ,进而影响不同处理干物质累积量不同。但是，过量施肥抑制根系生长，并不符合这一规律。因此，蚕豆作为与根瘤菌能共生能固氮的作物，不仅需要科学施肥，确定蚕豆不同生育期需肥规律和最适宜结瘤固氮的氮肥施用量 2 4-2 6 ，还需保证蚕豆高效的固氮能力，维持蚕豆较高的产量和经济价值。因此，随施氮量增加，花期和结荚期，蚕豆根长增加；收获期，蚕豆干物质增加；其他生育期效果不明显。整个生育期，NADS、NU E、H I增加，但T2和T3之间无明显差异，过量施肥并不能增加 NAE。参考文献1才艳，郑殿峰，冯乃杰，等.氮肥施用量对大豆生长动态及干物质积累的影响 J.黑龙江八一农垦大学学报,2 0 0 7,19(2):13-16.2李玉英，孙建好，李春杰，等.施氮对蚕豆/玉米间作系统蚕豆农艺性状及结瘤特性的影响 J.中国农业科学,2 0 0 9,42(10):3 46 7-3 47 4.3成欣，杜娟，谢小玉，等.保护性耕作措施对轮作蚕豆碳氮积累及产量的影响 干旱地区农业研究，2021,39(5):160-168.4陈光荣，杨文钰，张国宏，等.薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应 J.中国农业科学，2016,49(3):455-467.5刘婷，刘卫国，任梦露，等.遮荫程度对不同耐荫性大豆品种光合及抗倒程度的影响 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